Солнечная электростанция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Типы солнечных электростанций[править | править вики-текст]

Solar two.jpg

Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:

  • СЭС башенного типа
  • СЭС тарельчатого типа
  • СЭС, использующие фотобатареи
  • СЭС, использующие параболические концентраторы
  • Комбинированные СЭС
  • Аэростатные солнечные электростанции
  • Солнечно-вакуумные электростанции

СЭС башенного типа[править | править вики-текст]

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности.

СЭС тарельчатого типа[править | править вики-текст]

Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал - нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью).

СЭС, использующие фотобатареи[править | править вики-текст]

СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка.

СЭС, использующие параболоцилиндрические концентраторы[править | править вики-текст]

Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе.

Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболоцилиндрическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор.

СЭС, использующие двигатель Стирлинга[править | править вики-текст]

Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25%[1]. В качестве рабочего тела используется водород или гелий.

Комбинированные СЭС[править | править вики-текст]

Часто на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС.

Солнечно-вакуумные электростанции[править | править вики-текст]

Используют энергию воздушного потока, искусственно создаваемого путем использования разности температур воздуха в приземном слое воздуха, нагреваемого солнечными лучами в закрытом прозрачными стеклами участке, и на некоторой высоте. Состоят из накрытого стеклянной крышей участка земли и высокой башни, у основания которой расположена воздушная турбина с электрогенератором. Вырабатываемая мощность растет с ростом разности температур, которая увеличивается с высотой башни. Путём испоользования энергии нагретой почвы способны работать почти круглосуточно, что является их серъёзным преимуществом.[2]

Крупнейшие фотоэлектростанции на земле[править | править вики-текст]

[уточнить]

Крупнейшие фотоэлектрические установки в мире
Пиковая мощность Местонахождение Описание МВт*час / год
300 МВт Соединённые Штаты Америки Калифорния, США 9 000 000 солнечных модулей
290 МВт[3] Соединённые Штаты Америки Агуа-Калиенте, Аризона, США 5 200 000 солнечных модулей 626 219
280 МВт Соединённые Штаты Америки пустыня Мохаве, Калифорния, США
250 МВт Соединённые Штаты Америки Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, США
213 МВт Индия Чаранка, Гуджарат, Индия Комплекс из 17 отдельных электростанций,
самая крупная из которых имеет мощность 25 МВт.
206 МВт Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США >3 000 000 солнечных модулей
Самая мощная станция в мире, использующая технологию
ориентации модулей по Солнцу в течение дня.
200 МВт Китайская Народная Республика Голмуд, Китай 317 200
200 МВт Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США
170 МВт Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США
166 МВт Германия Шипкау, Германия
150 МВт Соединённые Штаты Америки округ Кларк, Невада, США
150 МВт Соединённые Штаты Америки округ Марикопа , Аризона, США 800 000 солнечных модулей 413 611
145 МВт Германия Нойхарденберг, Германия 600 000 солнечных модулей
143 МВт Соединённые Штаты Америки округ Керн, Калифорния, США
139 МВт Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США 2 300 000 солнечных модулей
130 МВт Соединённые Штаты Америки округ Империал, Калифорния, США 2 000 000 солнечных модулей
125 МВт Соединённые Штаты Америки округ Марикопа, Аризона, США > 600 000 солнечных модулей
105.56 МВт Украина Перово, Крым, Украина 440 000 солнечных модулей 132 500 [4]
100 МВт Чили Пустыня Атакама > 310 000 солнечных модулей
97 МВт Канада Сарния, Канада >1 000 000 солнечных модулей 120 000
84.7 МВт Германия Эберсвальде, Германия 317 880 солнечных модулей 82 000
84.2 МВт Италия Монтальто-ди-Кастро, Италия
82.65 МВт Украина Охотниково, Крым, Украина 355 902 солнечных модулей 100 000[5]
80.7 МВт Германия Финстервальде, Германия
73 МВт Таиланд Лопбури, Таиланд 540 000 солнечных модулей 105 512
46.4 МВт Португалия Амарележа, Португалия >262 000 солнечных модулей
43 МВт Украина Долиновка, Украина 182 380 солнечных модулей 54 399
43 МВт Украина Староказачье, Украина 185 952 солнечных модулей
34 МВт Испания Арнедо, Испания 172 000 солнечных модулей 49 936
33 МВт Франция Кюрбан, Франция 145 000 солнечных модулей 43 500
31.55 МВт Украина Митяево, Крым, Украина 134 760 солнечных модулей 40 000 [6]
11 МВт Португалия Серпа, Португалия 52 000 солнечных модулей
7,5 МВт Украина Родниково, Крым, Украина 32 600 солнечных модулей 9 683

СЭС в Крыму[править | править вики-текст]

Крым — специфический регион, где всегда был дефицит электроэнергии, 90 % которой поступало от Запорожской электростанции. Это влекло большие потери при транспортировке электричества. Кроме того, это сейсмически опасный регион для строительства, например, атомной электростанции.

Благодаря альтернативным источникам энергии на полуострове удалось выйти на показатель в 30 % собственно вырабатываемой энергии от общего необходимого объема, равного 1,3 ГВт (ещё в 2011 показатель находился на отметке в 7 %). В настоящее время мощность солнечных парков в Крыму составляет 227,3 МВт. Всего альтернативными источниками энергии за первое полугодие 2013 года в Крыму выработано 175 млн кВт·ч электроэнергии, что составляет около трети всей вырабатываемой в автономии электроэнергии.

В городе Щёлкино была построена[когда?] СЭС башенного типа в качестве резервного источника электричества для планируемой там АЭС. Но по большому счету, эта станция была экспериментальной: её мощность 5 МВт. При эксплуатации этой станции было выявлено множество трудностей. Одна из них — система позиционирования отражателей практически полностью (95 %) расходовала энергию, вырабатываемую станцией. Также возникали трудности с очисткой зеркал. Вскоре эта станция прекратила своё существование и была разворована[7]. 45°24′09″ с. ш. 35°51′46″ в. д. / 45.4026472° с. ш. 35.8628472° в. д. / 45.4026472; 35.8628472 (G) (O)

В крымском поселке Николаевка построена[когда?] солнечная электростанция, которая обеспечит порядка 90 000 МВт·ч электроэнергии в год. Мощность нового солнечного парка в Николаевке составит 69,7 МВт. Парк охватывает более 116 га земли и состоит из 290 048 поликристаллических солнечных модулей, установленных на четырехрядной системе крепления.

В 2011 году в Крыму возле села Охотниково компания Activ Solar на более чем 160 гектарах построила солнечную электростанцию «Охотниково» общей мощностью 80 МВт. Электростанция состоит из примерно 360 тыс. модулей и может вырабатывать до 100 ГВт·ч электроэнергии в год, что достаточно для обеспечения потребностей до 20 тыс. домохозяйств. Проект разделен на четыре очереди по 20 МВт каждая. Строительство первых двух очередей было завершено в июле 2011, третья и четвертая в октябре того же года.[8]

Та же компания Activ Solar в январе 2012 года объявила о завершении строительства и начале ввода в эксплуатацию солнечной электростанции «Перово» на 100 МВт. По состоянию на январь 2012 года это была самая мощная электростанция в мире.[9], но уже в июле 2012 г. мощности в 200 МВт достигла солнечная электростанция Аква Кальенте в Аризоне (США).

В конце 2013 года в Крыму пустят в эксплуатацию новую солнечную электростанцию, которая станет самой мощной на территории полуострова. Для возведения электростанции было выделено 220 га земли в Кировском районе Крымской республики. Мощность электростанции составит 110 МВт, что больше на 5 МВт, чем у СЭС в селе Перово. По словам начальника управления градостроительства, архитектуры, развития инфраструктуры Кировской райгосадминистрации Б. Панченко, строительство такого объекта позволит обеспечить работой местных жителей, а также уменьшить энергозависимость от материка.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]